TW201716034A

TW201716034A - 生物試片

Info

Publication number: TW201716034A
Application number: TW105132775A
Authority: TW
Inventors: 陳思豪; 章雅鈞; 蔡珈汶; 楊孟文
Original assignee: 五鼎生物技術股份有限公司
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-05-16
Also published as: CN107064249A

Abstract

一種生物試片，包括一絕緣基板、一電極結構、一第一絕緣隔片及一絕緣層。電極結構配置於絕緣基板上且具有至少一頂面及至少一側面，側面連接於頂面的至少一邊緣與絕緣基板之間。第一絕緣隔片配置於絕緣基板上且部分地遮蓋電極結構。第一絕緣隔片具有一凹口，凹口暴露電極結構的一第一區段。絕緣層在電極結構的第一區段覆蓋頂面的邊緣及側面。

Description

生物試片

本發明是有關於一種試片，且特別是有關於一種生物試片。

在飲食富足的現代，因飲食習慣所造成的疾病越來越多，根據世界衛生組織統計，西元2000年全球約有1億5千萬人患有心血管疾病，而對需要長時間監控身體狀態（如血糖、血脂等）的人們來說，可信賴的電化學測量系統即益發顯得重要且為生活中不可或缺的工具。

傳統的生物試片（例如是電化學試片）是由絕緣基板、配置於絕緣基板上的電極結構、覆蓋部分電極結構的絕緣隔片所組成。使用時，使用者需將樣品(如血液、體液等)置入電極結構被絕緣隔片暴露的部分，使樣品與該處的反應層反應並產生氧化還原訊號至電極結構以進行檢測。在製作所述電極結構的過程中，電極結構的側面易產生毛邊且電極結構的頂面的邊緣易產生斜角，而導致電極結構的表面積產生非預期的變化。此外，為了增加電極結構之電極層之間的接合力，一般會在電極層之間配置如銅粉或金屬鹽等接合層，然此接合層在電極結構之側面的部分易產生剝離現象，此現象亦會導致電極結構的表面積產生非預期的變化。另外，電極結構之底部的電極層一般採用銅電極以易於與絕緣基板接合，然銅電極表面易氧化而產生屏蔽現象，此現象亦會導致電極結構的表面積產生非預期的變化。上列因素皆會使電極結構與反應物的接觸面積非為預期值，而干擾氧化還原訊號的正常接收，降低檢測結果的準確性。

本發明提供一種生物試片，可提升檢測準確性。

本發明的一種生物試片，包括一絕緣基板、一電極結構、一第一絕緣隔片及一絕緣層。電極結構配置於絕緣基板上且具有至少一頂面及至少一側面，側面連接於頂面的至少一邊緣與絕緣基板之間。第一絕緣隔片配置於絕緣基板上且部分地遮蓋電極結構。第一絕緣隔片具有一凹口，凹口暴露電極結構的一第一區段。絕緣層在電極結構的第一區段覆蓋頂面的邊緣及側面。

在本發明的一實施例中，上述的頂面的邊緣與側面的交界處被絕緣層覆蓋。

在本發明的一實施例中，上述的絕緣層接觸頂面的邊緣及側面。

在本發明的一實施例中，上述的電極結構的一第二區段被第一絕緣隔片遮蓋，絕緣層在電極結構的第二區段覆蓋頂面的邊緣及側面。

在本發明的一實施例中，上述的絕緣層覆蓋絕緣基板被凹口暴露的部分。

在本發明的一實施例中，上述的絕緣層覆蓋絕緣基板被凹口暴露的部分、絕緣基板在凹口處以外的部分及電極結構在凹口處以外的部分。

在本發明的一實施例中，上述的生物試片包括一反應層，其中反應層配置於凹口內。

在本發明的一實施例中，上述的生物試片包括一第二絕緣隔片，其中第二絕緣隔片配置於第一絕緣隔片上且遮蓋凹口。

在本發明的一實施例中，上述的第二絕緣隔片的一表面朝向絕緣基板，表面在凹口處的材質包括親水性材料。

在本發明的一實施例中，上述的第二絕緣隔片具有一通氣孔，通氣孔對位於凹口。

基於上述，在本發明的生物試片中，絕緣層覆蓋了電極結構的頂面的邊緣且覆蓋了電極結構的側面。亦即，電極結構僅藉其頂面未被絕緣層覆蓋的部分來接觸反應物。據此，即使電極結構的側面具有毛邊、電極結構的頂面的邊緣具有斜角、電極結構的側面產生剝離現象或屏蔽現象而使電極結構的頂面及側面的表面積產生非預期的變化，其並不會導致電極結構與反應物的接觸面積非為預期值，而可有效提升檢測結果的準確性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的生物試片的立體圖。圖2是圖1的生物試片的分解圖。圖3是圖1的生物試片的俯視圖。為使圖式較為清楚，圖1及圖2中的第一絕緣隔片130及第二絕緣隔片140未繪示於圖3，且圖3以虛線表示第一絕緣隔片130之凹口132所在位置。請參考圖1及圖2，本實施例的生物試片100包括一絕緣基板110、一電極結構120、一第一絕緣隔片130、一第二絕緣隔片140及一反應層150。在本實施例中，生物試片100為用以接收使用者的樣品的電化學試片，用以測量人體中血糖、膽固醇、尿酸、乳酸、血紅素等的數值。然而，生物試片100的種類以及測量的項目並不以此為限制。

在本實施例中，絕緣基板110為具有平整的表面、具有電絕緣性以及可耐40℃~120℃的耐熱能力之基材。絕緣基板110的材料可包含聚氯乙烯(PVC)、玻璃纖維(FR-4)、聚酯(polyester suphone)、電木板、聚對苯二甲酸二乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、玻璃板、陶瓷或上述材料之任意組合，然本發明並不以此為限。

電極結構120例如包括兩電極122並配置於絕緣基板110上，且第一絕緣隔片130配置於絕緣基板110上並部分地遮蓋電極結構120。具體而言，第一絕緣隔片130具有一凹口132，凹口132暴露電極結構120的一第一區段S1(標示於圖3，即電極結構120位於凹口132範圍內的區段)，第一絕緣隔片130遮蓋電極結構的一第二區段S2(標示於圖3，即電極結構120位於凹口132範圍外的區段)。反應層150藉由例如點膠或印刷的方式而配置於第一絕緣隔片130的凹口132內，且第二絕緣隔片140配置於第一絕緣隔片130上並至少遮蓋一部分凹口132。使用者可透過圖1所示之凹口132的末端將樣品置入電極結構120的一第一區段S1處，使樣品與該處的反應層150反應並產生氧化還原訊號至電極結構120以進行檢測。

在本實施例中，電極結構120例如是藉由濺鍍、蒸鍍、電鍍、超音波噴霧、加壓噴霧、影罩光刻術、剝離光刻術、雷射燒蝕或其他適當方式製成。圖4是圖2的絕緣基板及電極結構沿I-I線的剖面圖。請參考圖4，詳細而言，本實施例的各電極122包括電極層122a、122b、122c，電極層122a、122b、122c的材質例如分別為銅、鋅、金，但不以此為限。在其他實施例中，各電極122的材質可包括適當的傳導或半導體材料，如鈀、金、鉑、銀、銥、碳、氧化銦錫、氧化銦鋅、銅、鋁、鎵、鐵、汞齊、鉭、鈦、鋯、鎳、鋨、錸、銠、鈀、有機金屬、導電碳粉等或已知之其它傳導材料或半導體材料中至少一種之金屬組合。為了增加電極層122a、122b、122c之間的接合力，可在電極層122a、122b之間與電極層122b、122c之間配置如銅粉或金屬鹽等接合層。此外，第一絕緣隔片130及第二絕緣隔片140的材料例如但不限為聚氯乙烯絕緣膠帶、乙烯對苯二甲酸酯絕緣膠帶、熱乾燥型絕緣漆或紫外光固化型絕緣漆。

在本實施例中，反應層150可包含至少一活性物質及導電介質，用以與樣品產生化學反應。所述活性物質可為包括經固定化或未固定化之酵素，如葡萄糖氧化酵素、抗原、抗體、微生物細胞、動植物細胞、動植物組織具有生物性辨識能力的成分。所述導電介質可用以接收活性物質與樣品反應後所產生之電子，並將該電子經由電極單元傳導到生物測量儀。其組成例如但不限制為酵素(如葡萄糖糖化酶)、導電介質(如赤血鹽)、磷酸鹽緩衝液、保護劑(如:蛋白、糊精、葡萄聚糖、胺基酸等)。

請參考圖2至圖4，本實施例的生物試片100包括一絕緣層160，用以覆蓋電極結構120的局部表面。詳細而言，電極結構120的各電極122具有一頂面P1及相對的兩側面P2，兩側面P2連接於頂面P1的兩邊緣F與絕緣基板110之間。絕緣層160在電極結構120的第一區段S1覆蓋頂面P1的邊緣F及側面P2。亦即，電極結構120僅藉其頂面P1不包含邊緣F未被絕緣層160覆蓋的部分來接觸反應物(即所述樣品及反應層150)。其中，絕緣層160例如直接接觸頂面P1的邊緣F及側面P2。

據此，即使電極結構120的側面P2具有毛邊、電極結構120的頂面P1的邊緣F具有斜角、電極結構120的側面P2因所述接合層之配置而易產生剝離現象、電極結構120的側面P2因電極層122a之材質為銅而易氧化產生屏蔽現象，使得電極結構120的頂面P1及側面P2的表面積產生非預期的變化，其並不會導致電極結構120與反應物的接觸面積非為預期值，而可有效提升檢測結果的準確性。此外，如圖4所示，頂面P1的邊緣F與側面P2的交界處被絕緣層160覆蓋，如此可避免反應物從所述交界處滲入側面P2與電極結構120之間。

圖5A繪示未配置圖4之絕緣層的生物試片進行多次循環伏安測試。圖5B繪示配置圖4之絕緣層的生物試片進行多次循環伏安測試。本領域通常知識者均知，循環伏安測試係從一起始電位以固定速率施加到一終點電位，再以相同速率改變電位至起始電位，藉此電位測試可繪製一氧化還原物訊號圖。比較圖5A及圖5B可明顯得知，未配置絕緣層160的生物試片，其多次循環伏安測試如圖5A所示具有較大的變異性，表示其氧化還原訊號較易受到干擾，而配置了絕緣層160的生物試片，其多次循環伏安測試如圖5B所示具有較小的變異性，表示其氧化還原訊號較不易受到干擾，而可如上述般提升檢測結果的準確性。

請參考圖2，本實施例的第二絕緣隔片140的下表面140a朝向絕緣基板110，且此表面140a在凹口132處的材質例如包括親水性材料。據此，利用親水性材料之親水特性可將樣品限制於凹口132處，以避免樣品非預期地滲流而影響檢測的準確性。可至少於第二絕緣隔片140的下表面140a之對應於凹口132的位置塗佈親水性材料，本發明不對此加以限制。

在本實施例中，被置入凹口132處的樣品，例如是藉由毛細現象而在絕緣基板110、第一絕緣隔片120與第二絕緣隔片140之間傳遞，以均勻分佈於凹口132所涵蓋範圍。承上，本實施例的第二絕緣隔片140具有一通氣孔142，通氣孔142對位於凹口132以調節凹口132內的壓力，從而促進所述毛細現象的進行。

以下舉例說明本實施例的生物試片100的操作方式。圖6是圖1的生物試片連接生物測量儀連接的示意圖。請參考圖2及圖6，圖2所示的電極結構120可連接於圖6所示的生物測量儀10，以與生物測量儀10之間形成電性迴路。生物測量儀10包含用以對外連接的一連接器11、用於換算濃度的一計算單元12、一類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)13、一處理器14、一顯示器15及一電源單元16。當生物測量儀10的電源單元16施加電訊號到電極結構120時，在凹口132處進行反應的樣品與反應層150會產生相應的氧化還原訊號並通過連接器11傳送到生物測量儀10的計算單元12。然後，藉由計算單元12將該反應訊號進行轉換，輸出到類比數位轉換器13，以取得一數位化的反應訊號，此數位化的反應訊號經由處理器14進行進一步處理及/或經由顯示器15將顯示測量結果。在其他實施例中，生物試片100可藉由其他適當方式進行操作，本發明並不以此為限。

在本實施例中，絕緣層160除了如圖4所示在電極結構120的第一區段S1(標示於圖3)覆蓋頂面P1的邊緣F及側面P2，更在電極結構120的第二區段S2(標示於圖3)覆蓋頂面P1的邊緣F及側面P2。亦即，電極結構120的各電極122的頂面P1的邊緣F及側面P2完全被絕緣層160覆蓋。然本發明不對絕緣層160的分佈範圍加以限制，以下藉由圖式對此舉例說明。

圖7是本發明另一實施例的生物試片的俯視圖。圖7的絕緣基板210、電極結構220、電極222、凹口232、第一區段S1’、第二區段S2’的配置與作用方式類似圖3的絕緣基板110、電極結構120、電極122、凹口132、第一區段S1、第二區段S2的配置與作用方式，於此不再贅述。圖7所示實施例與圖3所示實施例的不同處在於，絕緣層260僅在第一區段S1’覆蓋電極結構220的頂面的邊緣及側面，且絕緣層260更覆蓋絕緣基板210被凹口232暴露的部分。

圖8是本發明另一實施例的生物試片的俯視圖。圖8的絕緣基板310、電極結構320、電極322、凹口332、第一區段S1”、第二區段S2”的配置與作用方式類似圖3的絕緣基板110、電極結構120、電極122、凹口132、第一區段S1、第二區段S2的配置與作用方式，於此不再贅述。圖8所示實施例與圖3所示實施例的不同處在於，絕緣層360更覆蓋絕緣基板310被凹口332暴露的部分、絕緣基板310在凹口332處以外的部分及電極結構320在凹口332處以外的部分。亦即，絕緣層360僅暴露出凹口332處用以接觸樣品及反應層的局部電極結構220及用以連接測量儀(如圖6所示之生物測量儀10)的局部電極結構220(標號322所指處)。

綜上所述，在本發明的生物試片中，絕緣層覆蓋了電極結構的頂面的邊緣且覆蓋了電極結構的側面。亦即，電極結構僅藉其頂面未被絕緣層覆蓋的部分來接觸反應物。據此，即使電極結構的側面具有毛邊、電極結構的頂面的邊緣具有斜角、電極結構的側面產生剝離現象或屏蔽現象而使電極結構的頂面及側面的表面積產生非預期的變化，其並不會導致電極結構與反應物的接觸面積非為預期值，而可有效提升檢測結果的準確性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧生物測量儀
11‧‧‧連接器
12‧‧‧計算單元
13‧‧‧類比數位轉換器
14‧‧‧處理器
15‧‧‧顯示器
16‧‧‧電源單元
100‧‧‧生物試片
110、210、310‧‧‧絕緣基板
120、220、320‧‧‧電極結構
122、222、322‧‧‧電極
122a、122b、122c‧‧‧電極層
130‧‧‧第一絕緣隔片
132、232、332‧‧‧凹口
140‧‧‧第二絕緣隔片
140a‧‧‧表面
142‧‧‧通氣孔
150‧‧‧反應層
160、260、360‧‧‧絕緣層
F‧‧‧邊緣
P1‧‧‧頂面
P2‧‧‧側面
S1、S1’、S1”‧‧‧第一區段
S2、S2’、S2”‧‧‧第二區段

圖1是本發明一實施例的生物試片的立體圖。圖2是圖1的生物試片的分解圖。圖3是圖1的生物試片的俯視圖。圖4是圖2的絕緣基板及電極結構沿I-I線的剖面圖。圖5A繪示未配置圖4之絕緣層的生物試片進行多次測試之電壓與電流關係。圖5B繪示配置圖4之絕緣層的生物試片進行多次測試之電壓與電流關係。圖6是圖1的生物試片連接生物測量儀連接的示意圖。圖7是本發明另一實施例的生物試片的俯視圖。圖8是本發明另一實施例的生物試片的俯視圖。

110‧‧‧絕緣基板

122‧‧‧電極

122a、122b、122c‧‧‧電極層

160‧‧‧絕緣層

F‧‧‧邊緣

P1‧‧‧頂面

P2‧‧‧側面

Claims

一種生物試片，包括：一絕緣基板；一電極結構，配置於該絕緣基板上且具有至少一頂面及至少一側面，其中該側面連接於該頂面的至少一邊緣與該絕緣基板之間；一第一絕緣隔片，配置於該絕緣基板上且部分地遮蓋該電極結構，其中該第一絕緣隔片具有一凹口，該凹口暴露該電極結構的一第一區段；以及一絕緣層，在該電極結構的該第一區段覆蓋該頂面的該邊緣及該側面。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，其中該頂面的該邊緣與該側面的交界處被該絕緣層覆蓋。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，其中該絕緣層接觸該頂面的該邊緣及該側面。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，其中該電極結構的一第二區段被該第一絕緣隔片遮蓋，該絕緣層在該電極結構的該第二區段覆蓋該頂面的該邊緣及該側面。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，其中該絕緣層覆蓋該絕緣基板被該凹口暴露的部分。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，其中該絕緣層覆蓋該絕緣基板被該凹口暴露的部分、該絕緣基板在該凹口處以外的部分及該電極結構在該凹口處以外的部分。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，包括一反應層，其中該反應層配置於該凹口內。
如申請專利範圍第1項所述的生物試片，包括一第二絕緣隔片，其中該第二絕緣隔片配置於該第一絕緣隔片上且遮蓋該凹口。
如申請專利範圍第8項所述的生物試片，其中該第二絕緣隔片的一表面朝向該絕緣基板，該表面在該凹口處的材質包括親水性材料。
如申請專利範圍第8項所述的生物試片，其中該第二絕緣隔片具有一通氣孔，該通氣孔對位於該凹口。